Этот металл поражает многими качествами. Особенно ценой – на биржах за грамм чистого родия выкладывают сотни долларов. Но он того стоит.
Что представляет собой
Родий – это благородный металл, платиноид. 45-й элемент периодической системы Менделеева.
Родий – самый дорогой и твердый из платиноидов.
Выглядит родий по-разному:
- Соединения – розовые, красные. Поэтому новый элемент назвали родием – по-древнегречески «роза».
- Металл – голубовато-серебристый, с холодным аристократичным блеском.
- Порошок – серый до черноты.
Международное обозначение – Rhodium (Rh).
История открытия
Изначально металл считался отходом, побочным продуктом платинового производства.
Первым им заинтересовался в 1803 году британский химик Уильям Волластон.
Он исследовал платину с копей Южной Америки, проделав серию опытов:
- После растворения образцов царской водкой жидкость стала розово-красноватой.
- Когда платина с палладием выпали в осадок, образовался порошок багровых оттенков.
- Его прожарили в водороде.
Результатом стал массивный сероватый порошок.
Родий и Россия
Владея сказочными уральскими залежами, Россия закупала платиноиды за кордоном.
Переломным стал 1918 год: в стране начал работу Институт по изучению благородных металлов. Успех не заставил себя ждать.
Всего через семь лет из отечественной платины впервые извлекли Rhodium.
Родий в природе
Родий классифицируется как редкий элемент.
Массовая доля родия в недрах планеты – одна миллионная процента. Почти в 500 раз богаче метеориты.
Чистой родиевой руды не существует, элемент представлен другими видами:
- Компонент платиновых руд, золотоносных песков.
- Элемент осмиридиевых минералов в медно-никелевых залежах.
- Родистый невьянскит. Наиболее щедрый на родий минерал (более 10%).
Самостоятельного минерала Rhodium не найдено, он всегда выступает компаньоном.
Физико-химические характеристики
Родиевые соединения устойчивее к механическому, химическому воздействию, коррозии, чем платина или золото:
- Механическая обработка возможна только при 810-900°C.
- Раскаленная царская водка, крепкая серная кислота способны растворить лишь порошковые фракции, и то не сразу.
- Без проблем сплавляется с металлами (особенно платиноидами).
На воздухе родий окисляется в диапазоне 600-800°C. На уровне выше 800°C оксидная пленка с поверхности исчезает.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Родий / Rhodium (Rh), 45 |
| Атомная масса (молярная масса) |
102,90550(2) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d8 5s1 |
| Радиус атома | 134 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 125 пм |
| Радиус иона | (+3e)68 пм |
| Электроотрицательность | 2,28 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,8в |
| Степени окисления | 5, 4, 3, 2, 1, 0 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
719,5 (7,46) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 12,41 г/см³ |
| Температура плавления | 1963°C |
| Температура кипения | 3727°C |
| Уд. теплота плавления | 21,8 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 494 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 24,95 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 8,3 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая гранецентрированная |
| Параметры решётки | a=3,803 Å |
| Температура Дебая | 480 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 150 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-16-6 |
Природный Rhodium не имеет формулы, поскольку состоит только из изотопа 103Rh.
Месторождения, способы добычи
До начала третьего тысячелетия «хранителем» большинства запасов руды была Россия с гигантскими залежами самородной платины на Урале и в Заполярье.
Сегодня лидерство по запасам у Мексики (43%), золотые пески которой перенасыщены родием. Далее идут месторождения ЮАР, Колумбии, США.
Ежегодный мировой объем добычи родия не превышает 31 тонны.
Экспортер металла номер один (80% объемов) – Южная Африка.
Добыча родия промышленных масштабов ведется закрытым (шахтным) способом. Ее усложняет состав руды: металл перемешан с золотом, палладием, платиной и серебром.
Технология получения
Получение чистого металла – сложный многоэтапный процесс.
Традиционный метод
Включает очистку платиновой руды и извлечение компонента Rhodium.
С месторождения сырье везут на обогатительный комплекс.
Здесь драгоценные компоненты и «порожняк» разделяются:
- Руду измельчают, заливают водой с химическими компонентами.
- Смесь насыщают воздухом под давлением.
- Пена всплывает, захватывая частицы платины.
- Ее снимают, отправляют сушиться.
Содержание платины достигает 110-990 граммов на тонну.
Следующий этап – металлургия. Концентрированную смесь погружают в печи, нагревают до 1500°С. Пустая порода сжигается, шлак удаляют продувкой. Содержание металла увеличивается до 1400 г на тонну.
Заключительный этап – аффинаж. Он позволяет выделить из платины другие элементы.
Для высвобождения родия используют раствор, оставшийся в процессе очистки платины. После воздействия химическими компонентами и прокаливания получается почти чистый металлический родий.
Путь от транспортировки руды с месторождения до получения чистого родия занимает пять-шесть месяцев.
Из ядерных отходов
Разрабатывается технология получения родия из отходов работы атомных электростанций. Это решает несколько проблем: увеличение количества редкого металла (в отработанном ядерном топливе его может оказаться больше, чем на всей планете) плюс экология.
Где используется
Металл, несмотря на запредельную цену, востребован в больших объемах, чем добывается.
Промышленность
Его свойства обеспечили использование родиевых сплавов промышленным комплексом, особенно в катализаторах:
- Иридиевые либо платиновые содержат приборы для определения температур порядка 2200°C.
- Только на платиново-родиевых фильтрах вырастают в лабораториях некоторые кристаллы.
- Сплав с платиной уменьшает цикл получения азотной кислоты.
- Из них получаются нейтрализаторы выхлопов автомобилей.
Автопром – главный потребитель родия.
- Потребитель металла номер два – стекольное производство. В родиево-платиновых сосудах выплавляют стекломассу, получая тончайшие нити.
- Им покрывают поверхность зеркал сверхточных приборов. Все благодаря тому, что поверхность металла отражает 80% света видимой части спектра, не тускнеет от супержара.
Радиотехника как основу для изготовления деталей его не использует – слишком хрупкий, ломкий. В радиодеталях (включая советскую технику) это лишь покрытие. Родием покрыты, например, контакты (герконовые реле) РЭС 55(А).
Материал новой эпохи
Металлический родий используют как компонент материала зеркал лазерных систем, дифракционных решеток спектрометров.
Родиевыми детекторами снабжают аппараты, измеряющие поток нейтронов.
Важной сферой применения становится электроника. Из металла выполнены фильтры ЖК-мониторов (телевизоры, ноутбуки, айфоны, другие гаджеты).
Ювелирное дело
В сегменте ювелирных украшений и часов металл – напарник золота, платины, серебра.
Ювелиры оценили родирование. Это процедура покрытия поверхности ювелирных изделий тончайшим (0,11-0,26 мкм) слоем родия.
Родиевое покрытие тоньше человеческого волоса, но творит чудеса:
- Серебро, обработанное родием, начинает сиять, становится прочнее. Не тускнеет, не темнеет на воздухе.
- Платина становится крепче, обретает сияние.
- Поверхность рядового золота получает элитарный платиновый блеск. Изделие становится более износостойким.
Этим преимущества не исчерпываются. Благодаря родию стало возможным создание белоснежного – для эстетов и черного – поклонникам авангарда золота.
Родирование улучшает эстетические и утилитарные характеристики ювелирных изделий.
Недостатки не критичны:
- Запрещена чистка абразивами, от которых слой повреждается.
- После ремонта требуется покрытие украшения новым слоем.
Срок службы покрытия в ювелирных изделиях определяется толщиной и интенсивностью использования. На практике это пять-семь, при бережном отношении – десятки лет.
Предостережения
Свойства металла исследованы на предмет практического использования. Влияние на здоровье человека, другие биологические системы изучено частично.
Выяснено, что родиевые соединения – высокотоксичные канцерогены. Однако в сертифицированных ювелирных украшениях количество металла безопасно для человека.
Если сплав родия с кадмием (либо цинком) растворить соляной кислотой, профильтровать, высушить – получим порошок. Фактически это смесь, способная сдетонировать при обычных условиях.
Цены
Rhodium котируется на бирже наряду с золотом, платиной, серебром. Это самый дорогой из драгоценных металлов.
Глобальный ажиотаж достиг пика к концу 2008 года: за тройскую унцию на биржах давали $10,1 тыс., что вдесятеро больше золота.
Затем рынок поутих, цена упала ниже тысячи.
За последнее время (декабрь 2019 – декабрь 2020) цена за 1 грамм поднялась втрое: со $150 до $500. То есть стоимость унции составила $15,5 тыс.
Биржевая цена колеблется, как и на другие позиции. Но в долгосрочной перспективе все равно растет: наука, производство, технологии без этого металла не обойдутся.
Загрузка...
